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智慧指標相關概念

指標：是一個包含記憶體地址的變數（指向其它資料）。Rust中最常見的指標是”引用”。 引用（借用）：

使用&

借用它指向的值

沒有其餘開銷

是最常見的指標型別

智慧指標

智慧指標是這樣一些資料結構：

行為和指標相似

有額外的元資料和功能

引用計數（reference counting）智慧指標型別

透過記錄所有者的數量，使一份資料被多個所有者同時持有

並在沒有任何所有者時自動清理資料

引用和智慧指標的區別

引用：只是借用資料

智慧指標：很多時候都擁有它所指向的資料

智慧指標的例子

例如String和Vec：

都擁有一片記憶體區域，且允許使用者對其操作

擁有元資料（例如容量等）

提供額外的功能或保障（String保障其資料是合法的UTF-8編碼）

智慧指標的實現

智慧指標通常使用struct實現，並且實現了：

Deref trait

Drop trait

Deref trait：允許智慧指標struct的例項像引用一樣實現 Drop：允許我們自定義當智慧指標例項走出作用域時執行的程式碼

標準庫中常見的智慧指標：

Box：在堆記憶體上分配值

Rc：啟用多重所有權的引用計數型別

Ref和RefMut，透過RefCell訪問：在執行時而不是編譯時執行借用規則的型別

此外：

內部可變模式（interior mutability pattern）：不可變型別暴露出可修改其內部值的API

引用迴圈（reference cycles）：它們如何洩露記憶體，以及如何防止其發生

使用Box來指向堆上的資料

Box是最簡單的智慧指標：

允許我們在堆上儲存資料（而不是棧上）

棧上存的是指向堆記憶體資料的指標

沒有效能開銷

沒有其它額外的功能

實現了Deref和Drop trait

Box的常用場景

在編譯時，某型別的大小無法確定。但使用該型別時，上下文卻需要知道它的確切大小

當我們有大量資料，想移交所有權，但需要確保在操作資料時不會被複制

使用某個值時，我們只關心它是否實現了特定的trait，而不關心它的具體型別

使用Box在堆記憶體上儲存資料

fn main（） { let a = Box：：new（6）； println！（“a = {}”， a）；}

當a走出作用域時，它在堆記憶體上的資料和棧上的指標都會被釋放。

Box賦能遞迴型別

在編譯時，Rust需要知道一個型別所佔的空間大小。而遞迴型別（如圖所示）的大小無法在編譯時確定。

但是Box型別的大小確定，所以在遞迴型別中使用Box就可以解決上述問題。 這種型別類似於函式式語言中的Cons List。

關於Cons List

Cons List是來自Lisp語言的一種資料結構，其中的每個成員都由兩個元素組成：

當前項的值，例如圖上的i32

下一個元素，是它本身

Cons List裡最後一個成員只包含一個Nil值，沒有下一個元素。

但是在Rust中，Cons List不是常用的集合，通常情況下，Vec是更好的選擇。下面我們在Rust中建立一個Cons List。

使用Box來獲得確定大小的遞迴型別

enum List { Cons（i32， Box）， Nil，}fn main（） { let list = List：：Cons（ 1， Box：：new（List：：Cons（2， Box：：new（List：：Cons（3， Box：：new（List：：Nil）））））， ）；}

Box是一個指標，Rust知道其所佔空間大小，因為指標的大小不會基於它指向資料的大小變化而變化。 Box：

只提供了“間接”儲存和堆記憶體分配的功能

沒有提供其它額外的功能

沒有效能開銷

適用於需要“間接”儲存的場景，如Cons List

實現了Deref和Drop兩個trait